【正文】 切線速度及潤滑油黏度的影響外，選擇合理的油面高度，可控 制潤滑油的擾動、飛濺蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 2 引起的功率損失，這些都是減小驅(qū)動橋的功率損失提高其傳動效率的主要方法。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為貨車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言，小速比、大扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。 貨車發(fā)動機向低速大扭矩方向發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展。為順應(yīng)節(jié)能、環(huán)保的大趨勢，貨車的技術(shù)性能在向節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的方面發(fā)展。因此，要求貨車車橋也要輕量化、低噪聲、高效率、大扭矩、寬速比、長壽命和低生產(chǎn)成本。 對不同用途的汽車來說，驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式雖然可以不同，但在使用中對他們的基本要求卻是一致的。綜上所述，對驅(qū)動橋的基本要求可以歸納為以下幾點： (1)所選擇的主減速器比應(yīng)滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動力性和經(jīng)濟性； (2)當兩驅(qū)動車輪以不同角速度轉(zhuǎn)動時，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)且連續(xù)不斷地傳遞到兩個驅(qū)動車輪上； (3)當左右兩驅(qū)動車輪的附著系數(shù)不同時，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力； (4)能承受和傳遞路面與車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其力矩； (5)驅(qū)動橋各零部件在強度高、剛性好、工作可靠及使用壽命長的條件 下，應(yīng)力求做到質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量小，以減小不平路面給驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性； (6)輪廓尺寸不大，以便于汽車的總布置及與所要求的驅(qū)動橋離地間隙相適應(yīng)； (7)齒輪及其他傳動機件工作平穩(wěn)，無噪音或低噪音； (8)驅(qū)動橋總成及零部件的設(shè)計應(yīng)能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化汽車變型的要求； (9)在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動效率； (10)結(jié)構(gòu)簡單，修理、保養(yǎng)方便；機件工藝性好，制造容易。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 3 第一章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析 由于要求設(shè)計的是 4噸級的后驅(qū)動橋，要設(shè)計這樣一個級別的驅(qū)動橋，一般選用非斷開式結(jié)構(gòu)以與非獨立懸架相適應(yīng)，該種形式的驅(qū)動橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器，差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中，此時驅(qū)動橋，驅(qū)動車輪都屬于簧下質(zhì)量。 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下： 1)中央單級減速驅(qū)動橋。此是驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種，是驅(qū)動橋的基本形式， 在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動比小于 6 的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主 動小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。 2)中央雙級驅(qū)動橋。由于中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號，它們很難變型為前驅(qū)動橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動橋存在。 3)中央單級、輪邊減速驅(qū)動橋。輪邊減速驅(qū)動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當前輪邊減速橋可分為 2類：一類為圓錐行星齒輪式輪邊 減速橋；另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減 速驅(qū)動橋。 綜上所述，將設(shè)計的驅(qū)動橋的傳動比定為 ，小于 6。況且由于隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化，重型汽車驅(qū)動橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢。 單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看， 重型車產(chǎn)品在主減速比小于 6的情況下，應(yīng)盡量選用單級減速驅(qū)動橋。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 4 第二章 主減速器總成設(shè)計 主減速器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。 1. 齒輪的類型 主減 速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動，其特點是主、從動齒輪的軸線垂直交于一點。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個以上的輪齒同時嚙合，因此可以承受較大的負荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動小。 2. 主減速器的減速形式 由上段分析設(shè)定采用 i＜ 6 小傳動比，設(shè)定 i=，采用單級主減速器，單級減速驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢：單級減速驅(qū)動車橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅(qū)動 橋的基本型，在重型汽車上占有重要地位； 3. 主減速器主，從動錐齒輪的支承形式 作為一個 6 噸級的驅(qū)動橋，傳動的轉(zhuǎn)矩很大，所以主動錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個可以預(yù)緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪后軸承；當采用騎馬式支承時，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承稱為導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 主減速器的基本參數(shù)選擇與計算 1. 主 減速器計算載荷的確定 1 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 Ｔ ce: nKiTT ToTLece /m a x ????? （ 21） 式中 TLi —— 傳動系的最低擋傳動比，在此取 ，此數(shù)據(jù)此參考斯太爾 車型； maxeT —— 發(fā)動機的輸出的最大轉(zhuǎn)矩 360 mN? ； T? —— 傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取 ； n —— 該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目在此取 1； oK —— 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce == mN? 2 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 csT ： LBLBr irGTcs ?? ?? /2 （ 22） 式中 2G —— 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷， 取 50000N 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 5 ? —— 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取 ? =； r —— 車輪的滾動半徑，輪胎型號為 ，滾動 半徑為 ； LB? ， LBi —— 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比， LB? 取 ， LBi 取 所以 : ?csT = ? ??= mN? 3. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從 動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 cfT 對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定平均牽引力： ? ? )( PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? （ 23） 式中： aG —— 汽車滿載時的總重量，此取 902021N； TG —— 所牽引的掛車滿載時總重量， 0N，但僅用于牽引車的計算； Rf —— 道路滾動阻力 系數(shù)，對于載貨汽車可取 —— ；在此取 Hf —— 汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數(shù)，對于載貨汽車可取 ~ 在此取 pf —— 汽車的性能系數(shù)，取 0； LB? ， LBi ， n—— 見式（ 21），（ 23）下的說明。 所以 ? ? )(PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? = ? ? 5 02 0 0 0 ???? ? = mN? 2. 主減速器基本參數(shù)的選擇 1)主、從動錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素： 1為了磨合均勻， 1z ， 2z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 2為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于 40。 3為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲 勞強度對于商用車 1z 一般不小于 6。 4主傳動比 0i 較大時， 1z 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 5對于不同的主傳動比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 6 根據(jù)以上要求參考《汽車車橋設(shè)計》 [1]中表 312 表 313 取 1z =9 2z =40 2） 從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù) tm 對于單級主減速器，增大尺寸 2D 會影響驅(qū)動橋殼的離地間隙，減小 2D 又會影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 2D 可根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即增大尺寸： 32 2 cD TKD ? （ 24） 2DK —— 直徑系數(shù)，一般取 ～ Tc —— 從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩， mN? ，為 Tce 和 Tcs 中的較小者，所以在此取Tc = mN? 2D =（ ～ ） 3 =（ ～ 382） mm 初選 2D =370mm 則 tm = 2D /2z =370/40= 有參考《機械設(shè)計手冊》 [2]表 中 tm 選取 9 ， 則 2D =360mm 根據(jù) tm = 3 cm TK 來校核 sm =9 選取的是否合適，其中 mK =（ ～ ） 此處， tm =（ ～ ） 3 =（ ～ ），因此滿足校核。 3） . 主，從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 對于從動錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b 應(yīng)滿足 tmb 102? ，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =? 428= 在此取 60mm 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大 20%較為合適，在此取 1b =80mm 4）中點螺旋角 ? 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒 錐齒輪副的中點螺旋角是相等的，選 ? 時應(yīng)考慮它對齒面重合度 ? ，輪齒強度和軸向力大小的影響， ? 越大，則 ? 也越大，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高， ? 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時效果最好，但 ? 過大，會導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減 速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35176。 ～ 40176。，而商用車選用較小的 ? 值以防蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 7 止軸向力過大，通常取 35176。 5） . 螺旋方向 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，當變速器掛前進擋時，應(yīng)使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅(qū)動汽車前進。 6.) 法向壓力角 加大壓力角可以提高 齒輪的強度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來說，規(guī)定重型載貨汽車可選用 176。的壓力角。 主減速器圓弧錐齒輪的計算 1. 減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算 表 21 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算用表 序 號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 1 從動齒輪齒數(shù) 2z 9 2 主動齒輪齒數(shù) 1z 40 3 端面模數(shù) m 9 ㎜ 4 齒面寬 b 1b =80 ㎜ 2b =62 ㎜ 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh ㎜ 6 全齒高 ? ?mchh a *2 ?? h = ㎜ 7 法向 壓力角 ? ? =176。 8 軸交角 ? ? =90176。 9 分度圓直徑 d =m z ?1d 81 ㎜ 2d =360 ㎜ 10 節(jié)錐角 ?1? arctan 21zz 2? =90176。 1? 1? =176。 2? =176。 11 節(jié)錐距 A0 = 11sin2 ?d = 22sin2 ?d A0 = ㎜ 12 周節(jié) t= m t= ㎜ 13 齒頂高 mhh aa *? ah = ㎜ 14 齒根高 fh =? ?mcha ** ? fh = ㎜ 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 8 15 徑向間隙 c= mc* c= ㎜ 16 齒根角 0arctan Ahff ?? f? = 176。 17 面錐角 211 fa ??? ?? 122 fa ??? ?? 1a? =176。 2a? =176。 18 根錐角 1f? = 11 f??? 2f? = 22 f?? ? 1f? =176。 2f? =176。 19 齒頂圓直徑 1111 cos2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2